Bauer Maschinen GmbH har automatiseret en unik forskningsborerig til udforskning af havbunden. Dette er muligt fordi B&R's automationskomponenter fungerer pålideligt selv 2.500 meter under vandoverfladen.
Kort før jordkontakten glider fire understøtninger med store pladefødder ud af siden af maskinrammen, tilpasser sig jordforholdene og sikrer, at den cirka ti tons tunge rekognosceringsanordning forbliver sikkert oprejst, når den endelig kommer i kontakt med overfladen. Derefter begynder den integrerede robotboremaskine sin opgave med at udforske lagene af sediment og sten nedenfor.
Hvad der lyder som en sonde, der lander på et fjernt himmellegeme, er begyndelsen på en forskningsmission i næsten lige så ukendt territorium. Det er en forskningsborerig, der tager prøver fra havbunden på næsten 3.000 meters dybde.
Destination: Havbund
Rekognosceringsanordningen hedder MeBo 200 og er udviklet i fællesskab af MARUM, Center for Marine Environmental Sciences ved Bremen Universitet og Bauer Maschinen GmbH MeBo 200 er i stand til at arbejde på dybder på ned til 2.500 meter, hvor den kan bore 200 meter ned i havbunden. Borekernerne indsamlet på denne måde giver værdifuld indsigt i sedimentstrukturen og havbundens geologi.
MeBo 200 er monteret i en ramme, der passer i en 20 fods container. Et forskningsskib transporterer den til det udvalgte undersøgelsesområde på havet. Når den ankommer på rette sted, sænkes rekognosceringsanordningen ned til havbunden ved hjælp af et 2.700 meter langt stålpanserkabel. Kablet er MeBo 200's livline til skibet og forsyner den med både strøm og kontrolsignaler.
Moderne automationsteknologi
De første to MeBo-generationer blev brugt med succes i forskningsprojekter i mange år. Inden salg over hele verden ønskede Bauer at foretage yderligere forbedringer og udstyre den med følgende elementer:
- State-of-the-art kontrolteknologi
- Et udvidet kommunikationsnetværk
- Interfaces til eksterne automationskomponenter
- Et opdateret diagnose- og vedligeholdelsessystem
Bauer er afhængige af og stoler på B&R som partner til opgraderingen af automationsarkitekturen. "Vi har med succes arbejdet sammen med B&R i meget lang tid og har brugt B&R-teknologi i vores borerigge i årtier," siger Lothar Schirmel, Group Leader Electronics, Automation & Controls hos Bauer Maschinen GmbH.
Ydeevne under barske forhold
For pålideligt at kunne indsamle data på havbunden og sende dem på den kilometerlange rejse til eskorteskibet, kræver MeBo 200 ekstrem robust teknologi. "Ekstreme forhold hersker 2.500 meter under havets overflade," siger Schirmel. ”Alle de anvendte komponenter skal være tilsvarende robuste og pålidelige. Derfor valgte vi B&R's X90 mobile kontrolsystem, som uden problemer kan modstå disse ekstreme forhold."
X90-controllerne er nemme at tilpasses til forskellige krav ved hjælp af option-moduler. Til MeBo 200 var de konfigureret som intelligente POWERLINK-buscontrollere med adskillige integrerede I/O-forbindelser. POWERLINK-protokollen transmitteres på single-mode fiberkabel via wave-division multiplexing og konverteres tilbage, når den når skibet.
"At drive et pålideligt fungerende realtidsnetværk under disse ekstreme forhold er en stor udfordring – men sammen med B&R var det en, vi var i stand til at løse. De gav ekspertvejledning i udvælgelsen af omformere, og de vidste lige, hvordan de skulle justere netværksindstillingerne for at få de indledende kommunikationsafbrydelser under kontrol. Det er præcis, hvad man ønsker af en automationspartner," siger Schirmel.
Softwareopdateringer på dæk
De integrerede Ethernet-interfaces på X90-controllerne er tilgængelige fra skibets dæk via fiberoptik. "Det er vigtigt for os, fordi det giver os mulighed for at opdatere softwaren på riggen efter behov uden at skulle bringe den op til overfladen eller åbne trykbeholderen for at få adgang til controllerne," påpeger Schirmel.
Elektriske signaler ind i trykbeholderen er sikret med specielle stik, der kan modstå et tryk på op til 400 bar. På denne måde er næsten 100 proportionalventiler, absolut enkodere, forskydningssensorer og mere forbundet til I/O'erne på X90-enhederne.
Et godt overblik
Boreenheden styres fra en container på dækket af forskningsfartøjet. I centrum af den helt nydesignede betjeningsstation er et sæde udstyret med joystick og betjeningselementer, som man kender fra førerhuse på gravemaskiner og kraner. Joystick-betjeningen suppleres af skærmbetjening med touchfunktion. Bauer bruger tre 19-tommer skærme fra Automation Panel 5000-familien fra B&R til dette formål.
De tre paneler viser al den vigtige information, der er nødvendig for at styre MeBo 200-boreriggen og andet hjælpeudstyr. Over dem viser yderligere to skærme live video fra otte undervandskameraer, så operatørerne kan holde et vågent øje med den overvejende manuelle boreproces.
Alle data samles i B&R APROL proceskontrolsystemet, der kører på to redundante Automation PC910 enheder. Yderligere tre industrielle PC'er fra Automation PC 3100-serien bruges som eksterne HMI-servere.
"Vi har brugt APROL siden 2005 i vores olie- og gasdybe borerigge som en kraftfuld HMI-løsning såvel som til dataindsamling og -styring", forklarer Schirmel. ”Centralt for os er den højtydende datalagring og langtidsarkivering, som APROL tilbyder. Det gælder også den såkaldte Trend Viewer, hvormed vi kan visualisere de registrerede data og analysere årsagerne til fejl."
Progressiv idriftsættelse
Bauers kontrolløsning kører på en PLC fra B&R X20-systemet. Med kontrol og HMI kørende separat, er de i stand til at starte, teste eller/og betjene boreriggen og hjælpeenhederne gradvist, selv uden en APROL-server.
Bauer har også integreret forskellige hjælpeenheder i det samlede system via X20-styringen. Dette omfatter en hydraulisk enhed, en radiofjernbetjening til dæksbaseret drift af MeBo 200 og kraftcenteret med transformere til boreriggens højspændingsforsyning.
Enkel tilslutning af 3. parts komponenter
"Nogle af hjælpeenhederne er tilkøbte dele," siger Schirmel. ”Vi har ingen indflydelse på, hvilken fieldbus der bruges med dem. Af den grund sætter vi stor pris på, at B&R tilbyder interfaces og biblioteker til alle gængse fieldbus typer.” Det gjorde det nemt for Schirmel og hans team at tilslutte fjernbetjeningsmodtageren, joystickene og det tilhørende kontrolpanel.
"Fleksibiliteten og sammenhæng af alt i B&R-verdenen giver os mulighed for problemfrit at opfange alle nødvendige data og overføre dem til HMI og datakontrolsystemerne uden selv at skulle definere eller implementere alle de forskellige interfaces," roser Schirmel. "Af denne grund, og på grund af åbenheden og størrelsen af produktporteføljen, stoler vi på og sætter vores lid til B&R som automationspartner, især til særligt store eller unikke automationsprojekter, som i vores nye offshore-forretningsområde."
Forfatter: Franz Rossmann, teknologijournalist, München
- Fordelen ved den nye MeBo-generation
- Industriel kvalitet
- Kraftig åben arkitektur
- Omfattende tilslutningsmuligheder
- Konsekvent datastyring og problemfri datalagring
 | Lothar Schirmel Group Manager - Elektronik, Automation & Controls for Maritime Technologies og Water Energy Mining-aktiviteter, Bauer Maschinen GmbH "De gav ekspertvejledning i udvælgelsen af omformere, og de vidste lige, hvordan de skulle justere netværksindstillingerne for at få de indledende kommunikationsafbrydelser under kontrol. Det er præcis, hvad man ønsker af en automationspartner." |